Instrumente der Ultraviolettastronomie

Instrumente der Ultraviolettastronomie beobachten den Teil des Spektrums, der sich unmittelbar jenseits des sichtbaren Lichts befindet, nur vom Weltraum aus zugänglich ist und spezielle Beschichtungen, Optiken und Detektoren erfordert, die dort funktionieren, wo gewöhnliches Glas und Materialien absorbieren.

Definition

Ultraviolett-Astronomieinstrumente sind weltraumgestützte Teleskope und Detektoren, die für Strahlung im Bereich von etwa 10 bis 400 Nanometern optimiert sind und reflektierende Optiken, spezielle Beschichtungen und solarblinde Detektoren verwenden, die für Wellenlängen geeignet sind, die von der Atmosphäre und von gängigen optischen Materialien absorbiert werden.

Scope

Dieses Thema behandelt die Unterteilung in nahes, fernes und extremes Ultraviolett, reflektierende Optiken mit spezialisierten Beschichtungen wie Aluminium mit Magnesiumfluorid, solarblinde Detektoren einschließlich Mikrokanalplatten- und Photonenzählvorrichtungen, Ultraviolett-Spektrographen sowie die Kontaminations- und Degradationsprobleme, die den Bau und Betrieb von Ultraviolett-Instrumenten anspruchsvoll machen.

Core questions

• Warum muss die Ultraviolettastronomie vom Weltraum aus betrieben werden?
• Welche Optiken und Beschichtungen funktionieren im Ultraviolettbereich?
• Welche Detektoren werden verwendet und was bedeutet solarblind?
• Warum sind Ultraviolett-Instrumente besonders empfindlich gegenüber Kontaminationen?

Key theories

Ultraviolett-Optiken und -Beschichtungen

Die meisten Gläser absorbieren Ultraviolettstrahlung, daher sind Instrumente auf reflektierende Optiken mit sorgfältig ausgewählten Beschichtungen angewiesen, wie z. B. Aluminium, das mit Magnesiumfluorid überzogen ist, um die Reflektivität bis ins ferne Ultraviolett aufrechtzuerhalten.

Solarblinde Photonenzählende Detektoren

Mikrokanalplatten- und andere photonenzählende Detektoren mit ultraviolettempfindlichen Photokathoden können unempfindlich gegenüber dem viel helleren optischen Himmel gemacht werden, eine wesentliche Eigenschaft, die als solarblind bezeichnet wird.

Kontaminationsempfindlichkeit

Dünne Schichten von Verunreinigungen und sogar molekulare Ausgasungen absorbieren ultraviolettes Licht stark, daher erfordern diese Instrumente äußerste Sauberkeit bei Bau und Betrieb.

Clinical relevance

Die Ultraviolettbeobachtung untersucht heiße junge Sterne, das interstellare und intergalaktische Medium durch Absorptionslinien, Akkretion in kompakten Binärsystemen und Sternentstehung in Galaxien, wobei Diagnostika für heißes Gas und energetische Prozesse zugänglich gemacht werden, die bei längeren Wellenlängen nicht verfügbar sind.

History

Die Ultraviolettastronomie begann mit Höhenforschungsraketen und frühen Satelliten, und der langlebige International Ultraviolet Explorer von 1978 machte sie routinemäßig. Instrumente an Bord des Hubble-Weltraumteleskops und spezielle Missionen erweiterten die Ultraviolett-Bildgebung und -Spektroskopie auf stellare, galaktische und intergalaktische Studien.

Key figures

• Lyman Spitzer
• George Carruthers

Seminal works

• kitchin2013
• rieke2003

Frequently asked questions

Warum erfordert die Ultraviolettastronomie Weltraumteleskope?

Ozon und andere Moleküle in der Erdatmosphäre absorbieren ultraviolette Strahlung fast vollständig, sodass sie den Boden nie erreicht. Die Beobachtung des ultravioletten Himmels erfordert daher, Instrumente mit Raketen oder Satelliten über die Atmosphäre zu bringen.

Was bedeutet es, dass ein Detektor solarblind ist?

Ein solarblinder Detektor reagiert auf ultraviolettes Licht, ist aber im Wesentlichen unempfindlich gegenüber dem weitaus häufigeren sichtbaren Licht. Dies verhindert, dass der helle optische Hintergrund schwache ultraviolette Signale überdeckt, was entscheidend ist, da die meisten astronomischen Quellen viel mehr sichtbares als ultraviolettes Licht emittieren.